參數(shù)化高精度整機模型對風電機組設(shè)計的意義

b) 雙軸承支撐方案

c) 固定軸支撐方案

　　4 參數(shù)化高精度整機模型應(yīng)用案例
　　某風電機組制造商的原型樣機試驗時發(fā)現(xiàn)傳動系統(tǒng)在28.5Hz 下有嚴重的共振現(xiàn)象，在S4WT 軟件中構(gòu)建風電機組參數(shù)化高精度整機模型，并進行分析和故障診斷。
　　通過整機模態(tài)分析得到了系統(tǒng)在28.5Hz 附近(28.21Hz)的模態(tài)特征頻率及模態(tài)振型，并找出在該階頻率下模態(tài)應(yīng)變能最大，即對系統(tǒng)振動貢獻最大部件為主軸和一級行星架齒輪的襯套。通過整機系統(tǒng)級瞬態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生振動的原因在于齒輪嚙合位置變化產(chǎn)生的剛度變化引起齒輪振動，進而通過軸承傳遞到整個傳動系統(tǒng)。
　　通過對原型樣機做相關(guān) 性分析，以及通過構(gòu)建高精度整機模型進行分析，成功發(fā)現(xiàn)并解決了該風電機組廠商的問題。如果不建立高精度整機模型，是無法實現(xiàn)以上分析的。當然，如果在設(shè)計階段進行這樣的分析，就能避免類似的故障發(fā)生。

圖4 在S4WT軟件中構(gòu)建參數(shù)化高精度模型并做模態(tài)分析

圖5 參數(shù)化高精度整機模型瞬態(tài)分析

　　5 結(jié)論
　　采用基于非線性有限元、柔性體結(jié)構(gòu)動力學(xué)、空氣動力學(xué)及控制的全耦合方法，并利用參數(shù)化建模構(gòu)建風電機組的參數(shù)化高精度模型，可以充分考慮風電機組各系統(tǒng)和部件之間各種非線性的耦合效應(yīng)，并使原本脫節(jié)的風電機組設(shè)計流程關(guān)聯(lián)起來，從而準確模擬風電機組動態(tài)行為。這一全新的設(shè)計理念可以幫助風電機組廠商縮短開發(fā)周期并提高產(chǎn)品質(zhì)量。在風電機組行業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)的今天，參數(shù)化的高精度整機模型及其背后的設(shè)計理念對風電機組行業(yè)具有非常重要的意義。